Архитектура ЭВМ Содержание лекции 1 История

«Архитектура ЭВМ»

Содержание лекции: 1. История развития вычислительной техники 2. Поколения ЭВМ 3. Классы ЭВМ по сферам применения и методам использования 4. Список учебной литературы

История развития вычислительной техники 1/3 В истории вычислительной техники можно выделить три не равные по длительности этапа. Первый этап – от глубокой древности до появления первых электронных вычислительных машин. В это время создавались различные устройства и методы, облегчавшие счет, вычисления. Началом второго этапа явилось создание в середине XX в. первой цифровой вычислительной машины, работавшей на основе тех же принципов, что и современные компьютеры. Вычислительная техника на этом этапе еще не стала массовой. Третий этап, начавшийся в 1980 -х годах с создания персонального компьютера, продолжается в настоящее время. Вычислительная техника получила массовое распространение. Так же, как в прошлом цивилизованный человек был обязан уметь читать и писать, современный человек обязан владеть навыками использования вычислительной техники. Вопросы

История развития вычислительной техники Вопросы 2/3

История развития вычислительной техники 3/3 Контрольные вопросы 1) Назовите самые первые устройства для счета. 2) Какой вклад в развитие вычислительной техники внес Б. Паскаль? 3) Кто изобрел первый универсальный программируемый компьютер? 4) Что нового создал Г. Холлерит? 5) Кто автор первой полностью электромеханической программируемой цифровой машины Z 1? 6) Как шло развитие вычислительной техники, начиная с 40 -х годов XX века?

Поколения ЭВМ 1/7 Доэлектронный период Первое поколение ЭВМ (1948 - 1958 гг. ) Второе поколение ЭВМ (1959 - 1967 гг. ) Третье поколение ЭВМ (1968 - 1973 гг. ) Четвертое поколение ЭВМ (1974 - 1982 гг. ) Вопросы Пятое поколение ЭВМ

Поколения ЭВМ 2/7 Первое поколение Вопросы

УВВ – устройство информацию. АЛУ – Обрабатывает информацию. ввода. Вводит арифметико-логическое арифметическую и и кодирует устройство. логическую ЗУ – запоминающее устройство. Хранит данные, программу и результаты. УУ- устройство управления. Управляет работой всех устройств и ходом обработки информации. Увыв - устройство вывода. Выводит информацию, раскодирует ее.

ПЕРВОЕ ПОКОЛЕНИЕ (1946 -1960) Первая отечественная машина МЭСМ создана в 1951 г. в Киеве под руководством С. А. Лебедева

ПЕРВОЕ ПОКОЛЕНИЕ (1946 -1960) Первые вычислительные машины были очень громоздкими и занимали целые залы

ПЕРВОЕ ПОКОЛЕНИЕ (1946 -1960) МАШИНА М-2

ПЕРВОЕ ПОКОЛЕНИЕ (1946 -1960) Вывод данных осуществлялся на АЦПУ (алфавитно-цифровые печатающие устройства) Ввод данных осуществлялся с помощью перфокарт и перфолент

Поколения ЭВМ 3/7 Второе поколение Вопросы

Элементная база –полупроводниковые Быстродействие -до сотен тысяч операций в секунду Использование транзистора в качестве переключательного элемента вместо вакуумной лампы Появилась память на магнитных носителях

ВТОРОЕ ПОКОЛЕНИЕ (1960 -1964) Лентопротяжный механизм и магнитная лента Магнитные диски

Машина БЭСМ-6 cамая быстродействующая в мире на том этапе ее быстродействие достигало 1 миллиона операций в секунду

Поколения ЭВМ 4/7 Третье поколение Вопросы

ТРЕТЬЕ ПОКОЛЕНИЕ (1964 -1970) Элементная база - интегральные схемы, а вместо памяти на магнитных сердечниках полупроводниковые Быстродействие - миллионы тысяч операций в секунду Программное обеспечение - была создана первая операционная система Интегральные схемы содержат до несколько десятков тысяч элементов на кристалле

ТРЕТЬЕ ПОКОЛЕНИЕ (1964 -1970) Появляются семейства машин ЕС ЭВМ

Поколения ЭВМ 5/7 Четвертое поколение Вопросы

ЧЕТВЕРТОЕ ПОКОЛЕНИЕ (1970 - наши дни) Элементная база - БИСы Быстродействие - несколько десятков и сотен миллионов операций в секунду • • Программное обеспечение – языки высокого уровня • • Машины этого поколения классифицируются на : • сверхбольшие • мини-эвм • микро-эвм В нашей стране БК 0010, АГАТ, ЯМАХА.

Поколения ЭВМ 6/7 Пятое поколение Вопросы

ПЯТОЕ ПОКОЛЕНИЕ (1980 - наши дни) Это машины будущего, они находятся в стадии разработок и отличительной чертой этого поколения будут: • новая технология производства; • превращение в многопроцессорную систему; • новые способы ввода информации; • искусственный интеллект.

ИЗ ИСТОРИИ… Лабораторная демонстрация первой интегральной схемы, состоявшаяся 12 сентября 1958 г. , навсегда вошла в историю информационных технологий Килби придумал и построил первую электронную схему, в которой все компоненты, как активные, так и пассивные, были собраны на одной полупроводниковой основе

I 1945 -60 е II 1955 -70 е III 1965 – 80 е IV 1975 – 90 е Электронные лампы Транзисторы Интегральные схемы и большие интегральные схемы Сверхбольшие интегральные схемы; микропроцессоры Оптоэлектроника; криоэлектроника Максимальное быстродействие процессора (опер/сек) 10 -20 тыс. 100 тыс. -1 млн. 109 + многроцессорность 1012 + многопроцессорность Максимальная емкость ОЗУ 10000 107 108 Перфокарты и перфоленты; цифровая печать Магнитные барабаны и ленты; алфавитноцифровая печать Консоли; магнитные диски и ленты; дисплеи; графопостроители Цветной графический дисплей; клавиатура; манипуляторы; принтеры; модемы + Устройства ввода с голосового устройства; чтение рукописного текста и пр. Библиотеки стандартных программ; автокоды + Языки программирования высокого уровня и трансляторы + Операционные системы; СУБД; пакеты прикладных программ + Прикладное ПО общего назначения; сетевое ПО; мультимедиа Интеллектуальные программные системы МЭСМ; БЭСМ-1; БЭСМ-2; М-220; БЭСМ-3; Урал-14; IBM 360/370; ЭС ЭВМ; СМ ЭВМ Персональные компьютеры: IBM РС; Macintosh Acce. NT. Atla. NT. Giga. NT Элементная база Периферийные устройства и носитель информации Программное обеспечение Примеры ЭВМ V

ПЕРВЫЙ СУММАТОР Лабораторная демонстрация первой интегральной схемы, состоявшаяся 12 сентября 1958 г. , навсегда вошла в историю информационных технологий

• 1945 г. – Джон Моучли и Джон Экер разработали первую электронную машину ENIAC. • 1951 г. – Сергей Александрович Лебедев разработал первую отечественную машину МЭСМ. • 1968 г. – фирма Burroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах. • 1971 г. – появился первый микропроцессор Intel-4004. • 1974 г. – компания MIPS выпустила первый коммерчески распространяемый персональный компьютер Altair на базе процессора Intel-8080. Объем памяти 256 байт, клавиатура и дисплей отсутствовали. Носители информации – перфоленты. • 1976 г. – фирма Apple выпустила компьютер Apple-I, представляющий собой деревянный ящик с электронными компонентами. • 1981 г. – фирма IBM выпустила компьютер IBM PC, основанный на принципе открытой архитектуры.

Поколения ЭВМ 7/7 Контрольные вопросы 1) Классификация ЭВМ по поколениям. 2) Назовите характеристики ЭВМ первого поколения. 3) Назовите характеристики ЭВМ второго поколения. 4) Назовите характеристики ЭВМ третьего поколения. 5) Назовите характеристики ЭВМ четвертого поколения. 6) Назовите характеристики ЭВМ пятого поколения.

Классы ЭВМ по сферам применения и методам использования 1/10 Супер. ЭВМ Основное назначение: предназначена для высоко- скоростного выполнения при кладных процессов. Основные технические данные: Имеет скалярные и векторные процессоры. Совместная работа процессоров основывается на различных архитектурах. Вопросы

Классы ЭВМ по сферам применения и методам использования Супер-мини. ЭВМ Основное назначение: Многопультовые вычислительные системы. Основные технические данные: Мультипроцессорная архитектура, позволяющая подключение до нескольких сот терминалов (наличие наращиваемых запоминающих устройств). Вопросы 2/10

Классы ЭВМ по сферам применения и методам использования 3/10 Большие ЭВМ (мэйнфреймы) Основное назначение: Обработка больших объемов данных крупных предприятий. Основные технические данные: Мультипроцессорная архитектура, позволяющая подключение нескольких сот рабочих мест. Вопросы

Классы ЭВМ по сферам применения и методам использования 4/10 Мини-ЭВМ Основное назначение: Системы управления предприятиями. Основные технические данные: Однопроцессорная архитектура, разветвленная система периферийных устройств (ограниченные возможности, обработка слов меньшей длины и т. д. ) Вопросы

Классы ЭВМ по сферам применения и методам использования 5/10 Рабочие станции Основное назначение: Системы автоматизированного проектирования, системы автоматизации эксперимента, индустриальные процессы и др. Основные технические данные: Высокое быстродействие процессора, емкость оперативного запоминающего устройства 32 -64 Мбайт, специализированная система периферийных устройств. Вопросы

Классы ЭВМ по сферам применения и методам использования 6/10 Микро. ЭВМ (ПК) Основное назначение: Индивидуальное обслуживание пользователей. Основные технические данные: Центральный блок с одним или несколькими процессорами, монитор, акустическая система, клавиатура, электронное перо с планшетом, устройство ввода информации, принтеры, жесткие диски, гибкие диски, магнитные ленты, оптические диски и пр. Вопросы

Классы ЭВМ по сферам применения и методам использования 7/10 Переносной ПК «наколенник» Основное назначение: Индивидуальное обслуживание пользователей. Основные технические данные: Малогабаритный книжного размера портативный вариант стационарного персонального компьютера. Вопросы

Классы ЭВМ по сферам применения и методам использования 8/10 Блокнотный ПК, ноутбук Основное назначение: Индивидуальное обслуживание пользователей. Основные технические данные: Модели могут иметь процессор, оперативную память до 96 Мбайт, жесткий диск до 9 Гбайт, встроенный компактдиск и факс-модем, дисплей жидкокристаллический, время работы от собственного источника питания от 2 до 8 ч. Вопросы

Классы ЭВМ по сферам применения и методам использования 9/10 Карманный компьютер «наладонник» Основное назначение: Индивидуальное обслуживание пользователей. Основные технические данные: Оперативная память выполняет функцию долговременной памяти, размером в несколько Мбайт. Жесткий диск отсутствует. Работает под управлением Windows CE, имеет интерфейс с другими компьютерами, встроенные интегрированные системы, жидкокристаллический дисплей. Вопросы

Классы ЭВМ по сферам применения и методам использования Контрольные вопросы 1) Классификация ЭВМ по сферам применения и методам использования. 2) Назовите отличительные черты суперкомпьютеров. 3) Назовите отличительные черты больших ЭВМ. 4) Назовите отличительные черты мини-ЭВМ. 5) Назовите отличительные черты рабочих станций. 6) Назовите отличительные черты ПК. 1/10

Список учебной литературы 1) Максимов Н. В. , Партыка Т. Л. , Попов И. И. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем; Учебник. – М. : ФОРУМ: ИНФРА-М, 2006. 2) Келим Ю. М. Вычислительная техника: Учеб. пособие для студ. сред. Проф. Образования. – М. : Издательский центр «Академия» , 2005. 3) Аннотированный список мультимедийных образовательных ресурсов.